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César Vásquez (Coordinador)

Efecto del perifiton fijado a substratos artificiales sobre la producción de Penaeus vannamei

en cultivo semi-intensivo

David E. Saldarriaga Y. y Adán Alvarado B.6

Introducción

En el cultivo de peneidos, la alimentación balanceada representa el mayor costo de producción, este puede variar entre 28% y 50%, y parte de la inversión en estas dietas artificiales puede ser perdida debido a una inadecuada formulación o debido a la baja asimilación. Las partículas de alimento no ingerido y/o no asimilado producen un exceso de materia orgánica que al degradarse forman compuestos como amonio, fosfatos, sulfuros, ácidos orgánicos que generan efluentes excesivamente cargados de nutrientes los cuales causan la eutrofización de las aguas receptoras.

En contraste, varios estudios han indicado que los organismos de la productividad acuática natural son de gran valor alimenticio y nutritivo para las especies en cultivo, es-pecialmente para los del género Penaeus por sus hábitos alimenticios, esto podría reducir significativamente los costos de producción y los riesgos de contaminación del agua debido al uso inadecuado de dietas artificiales.

En este contexto, surge la necesidad de poner en práctica técnicas que aumenten la producción natural de las aguas de cultivo, con el mínimo impacto sobre el ambiente, por lo que Azim (et al. 2001) ha introducido la idea de “acuicultura basada en substratos” (Domingos, 2003).

Los substratos artificiales constituyen una superficie adicional para incrementar la producción natural del agua de los estanques a través de la fijación de perifiton o biofilm los que proveen de un alimento natural suplementario para los cultivos, permitiendo aumentar la capacidad de carga de estos sistemas, mejorando su producción y productividad a me-nores costos. Así mismo, los organismos del perifiton biofiltran el agua de cultivo generando efluentes más limpios y de mínimo impacto sobre los ecosistemas exteriores a los sistemas de cultivo.

En este sentido, la presente investigación evaluó el efecto del perifiton o biofilm fijado a substratos artificiales verticales sobre el crecimiento, supervivencia, biomasa y factor de conversión alimenticio de P. vannamei cultivado en un sistema semi-intensivo.

6 Universidad Nacional de Tumbes-Perú.

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Metodología

La investigación se desarrolló en un periodo de cultivo de 97 días, en un estanque de cultivo semi-intensivo del Centro de Producción Acuícola de la Facultad de Ingeniería Pes-quera, Universidad Nacional de Tumbes, ubicada en la localidad de Puerto Pizarro, distrito, provincia y departamento de Tumbes (figura 1).

Figura 1 Centro de producción acuícola y estanque experimental

Preparación y diseño del experimento

El estanque 3 (1.33 ha) utilizado fue secado al aire libre y abonado con estiércol de ganado vacuno a razón de 2 t/ha. Como unidades experimentales se utilizaron 16 rediles de 5 m x 3 m x 2 m sustentados con bambú, cercados con celosía (2.5 mm de abertura de malla, figura 2).

El material de los substratos artificiales verticales tuvo las siguientes características: polietileno, color gris, alta superficie específica, resistencia al agua, resistencia a la tracción mecánica, mayor densidad que el agua, lavable y reutilizable. Los módulos se construyeron manualmente y se instalaron en forma de espineles con fajas de cortinas cortadas en franjas de 0.10 m, suspendidos de una línea. Cada módulo de substrato fue de 1.00 m de ancho por 0.75 m de altura, fijos a soportes verticales que le dieron la posición vertical (figura 3).

Estos substratos, con respecto al área del fondo de cada redil, ocuparon una área de 20% (2 módulos), 30% (3 módulos) y 40% (4 módulos), con cuatro repeticiones (figura 3). Se incluyeron cuatro unidades experimentales sin substrato artificiales denominados Control. Fueron instalados tres semanas antes de la siembra del estanque 3 para que el perifiton o biofilm se desarrolle en cada substrato y los juveniles de P. vannamei dispongan de este ali-mento natural desde el inicio del cultivo. Luego de siete días el estanque fue llenado.

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César Vásquez (Coordinador)

Figura 2 Construcción e instalación de unidades experimentales

Figura 3 Dimensiones e instalación de substratos verticales

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Manejo del cultivo

Las poslarvas de P. vannamei se mantuvieron en precría y después de 30 días que alcanzaron 0.75 g de peso promedio se transfirieron 6000 juveniles que se distribuyeron al azar en 16 rediles a la densidad de 25 ind./m2. Durante el cultivo, la productividad natural del agua del estanque fue estimulada a necesidad utilizando nitrato sódico potásico y fosfato diamónico a razón de 60 kg/ha mensual del primero, guardando una relación nitrógeno fósforo de 10/1. Los parámetros de calidad de agua fueron monitoreados en el centro del estanque, de acuerdo a la tabla 1.

Tabla 1 Monitoreo de parámetros de calidad de agua en el experimento

Parámetro Horario Instrumento Precisión

Temperatura (º C)* 6:00/18:00 Termómetro 0.01º C

Transparencia (m)* 12:00 Disco de Secchi 0.01 m

Salinidad (‰)** 12:00 Refractómetro 1‰

*: Monitoreo diario, **: Monitoreo semanal

El control de crecimiento semanal se extrajo una muestra de 50 ejemplares cuyo peso individual se determinó por el método Volumétrico y el peso promedio se calculó en la siguiente fórmula (Saldarriaga 1995):

Donde:Pm= peso promedio (g)Vi = volumen desplazado por ejemplar (mL)fi = frecuencias observadasn = número de ejemplares muestreados1.03 = factor de corrección (g/mL)

La supervivencia se estimó de acuerdo a la experiencia y al final se obtuvo el verda-dero valor. Luego con este dato se hizo la interpolación lineal, con la cual se construyeron las líneas de supervivencia.

Para el cálculo de la biomasa final se aplicó la siguiente fórmula (Saldarriaga 1995):

Donde:B = biomasa final (kg)Wx = peso promedio final (kg)

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César Vásquez (Coordinador)

S = supervivencia (%)No = población inicial

El alimento balanceado se aplicó a las 7:00 horas, por el método de comederos (un comedero de 0.40 m de diámetro por cada redil), utilizando un balanceado comercial de 28% de proteína. La ración se ajustó de acuerdo al consumo diario y el factor de conversión alimenticio se calculó por la fórmula de Huet 1978:

Donde:FCR = Factor de Conversión RelativoQA = cantidad de alimento suministrado (kg)DB = incremento en la biomasa (kg)

Los ejemplares de cada redil fueron cosechados utilizando una atarraya, antes del secado total del estanque. Durante este proceso fueron pesados con una balanza de platillos y contabilizados para obtener el peso y supervivencia final.

Análisis cualitativo de perifiton

El perifiton fijado a los substratos artificiales verticales, fueron extraídos con una lá-mina porta objeto, recogidos en placas Petri y refrigerados a 5º C. La observación se hizo al día siguiente a 100X. La identificación de los géneros más importantes se realizó con la clave de Botes (2001) y Santander (1981). Esta actividad se realizó cada 15 días de cultivo.

Análisis del experimento

Se utilizó el diseño experimental “estímulo creciente” (Alvitres, 2000). Para determinar la diferencia entre el crecimiento, supervivencia, biomasa y factor de conversión alimenticio de P. vannamei se utilizó el Análisis de Varianza (ANVA) del diseño en bloques completos al azar y prueba de Tuckey (Calzada, 1982). Todas las pruebas se realizaron a un nivel de seguridad de 95%.

Resultados

Supervivencia

La supervivencia de P. vannamei (tabla 2) varió entre 76.53% ± 7.99% (30% de substra-tos) a 63.20% ± 9.51% (20% de substratos) y fueron significativamente mayores a la supervi-vencia de los langostinos que fueron alimentados con balanceado y no tuvieron substratos artificiales, consistente en 55.00% ± 7.39% (figura 4).

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Tabla 2 Parámetros de producción promedio de Penaeus vannamei cultivado

con substratos verticales en sistema semi-intensivo

SemanaÁrea de substratos artificiales (%)

Sin substratos 20 30 40

Supervivencia (%)55.00 63.20 76.53 67.33

± 7.39 ± 9.51 ± 7.99 ± 7.06

Crecimiento (g)15.44 15.80 13.38 13.91

± 0.35 ± 0.64 ± 0.45 ± 0.96

Biomasa (kg)3.19 3.74 3.84 3.51

± 0.47 ± 0.45 ± 0.42 ± 0.42

FCR1.39 1.04 1.12 1.09

± 0.14 ± 0.08 ± 0.30 ± 0.36

Crecimiento

El crecimiento de P. vannamei alimentados con perifiton fijado a los substratos arti-ficiales (Tabla 2) al 30% fue 13.38 g ± 0.45 g y al 40%, fue 13.91 g ± 0.96 g, fueron significati-vamente menores a los pesos alcanzados por aquellos que tuvieron acceso a los substratos de 20% que fue de 15.80 g ± 0.64 g y a los que estuvieron en el tratamiento control, de 15.44 g ± 0.35 g (figura 5).

Figura 4 Supervivencia promedio de P. vannamei cultivado con perifiton fijado

a substratos artificiales verticales

40

50

60

70

80

90

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Supervivencia(%)

Tiempo de cultivo (semanas)

Sin substratos 20% 30% 40%

100

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César Vásquez (Coordinador)

Figura 5 Crecimiento promedio de P. vannamei cultivado con perifiton fijado

a substratos artificiales verticales

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Peso (g)

Tiempo de cultivo (semanas)

Sin substratos 20% 30% 40%

12

14

16

Biomasa

El perifiton fijado a los substratos artificiales no afectó significativamente la biomasa final (tabla 2), obteniéndose el rango de 3.84 kg ± 0.42 kg (30% de substratos artificiales) y 3.19 kg ± 0.47 kg (sin substratos artificiales).

Factor de Conversión Relativo (FCR)

El FCR (tabla 2) de los langostinos con acceso al perifiton de los substratos artificia-les variaron de 1.04 ± 0.08 a 1.13 ± 0.3 y fueron significativamente menores al FCR de los langostinos que no tuvieron acceso a estos substratos que fue 1.39 ± 0.14.

Análisis cualitativo de perifiton

Los géneros del perifiton encontrados fueron:

• Diatomeas: Gyrosigma, Chaetoceros, Coscinodiscus, Dictyocha, Navicula, Nitzchia, Di-ploneis, Pinnularia, Synedra, Furstulia y Amphipleura

• Cianofitas: Oscillatoria y Spirulina• Dinoflagelados: Prorocentrum, Dinophysi y Protoperidinium• Zooplancton: copépodos (Macrociclops), nemátodos (Panagrellus), ciliados (Am-

phiscolops) crustáceos (Gamarus), oligoquetos y poliquetos (no identificados)

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En la figura 6, se observa el perifiton fijado a los substratos artificiales y rediles y en la figura 7 se reportan las principales especies de fitoplancton y zooplancton encontrados en los substratos artificiales durante la investigación.

Figura 6 Perifiton fijado a los substratos artificiales y al redil

Monitoreo de calidad de agua

La temperatura promedio entre las 6:00 horas y 18:00 horas varió de 27.99° C a 29.88° C. La transparencia promedio semanal se mantuvo entre 45.00 cm y 32.29 cm, con un promedio final de 36.93 cm. La salinidad varió entre 34 ‰ a 36 ‰ con un promedio de 35.20 ‰.

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César Vásquez (Coordinador)

Figura 7 Organismos del perifiton fijado a los substratos artificiales y al redil

Discusión

La transferencia de juveniles (0.75 g) de P. vannamei desde un estanque de precría, tiene el riesgo de someter a los individuos a un estado de estrés que conlleva a un alto gasto energético en el momento de la cosecha, la transferencia y adaptación a las nuevas condi-ciones ambientales del nuevo estanque de engorde que puede tardar una o dos semanas, este proceso puede dar como resultados altas mortalidades de los individuos más débiles, pero, tiene la ventaja de que hay una inherente selección. Por estas razones, es posible que

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en las primeras semanas de esta investigación ocurriera la mayor mortalidad en todos los tratamientos, que se reflejó en los resultados finales de la investigación, cuando la supervi-vencia obtenida en los tratamientos con substratos artificiales superó significativamente en 14% a la supervivencia del tratamiento sin estos substratos.

Esto sugiere que en los tratamientos con substratos artificiales, el perifiton contribuyó en la recuperación energética de los individuos recién transferidos, debido a su alta calidad nutricional, además del efecto no nutricional, al proveer un refugio para los ejemplares pe-queños, minimizando el canibalismo y la mortalidad en comparación con los individuos cultivados sin substratos artificiales.

Este resultado es similar a los obtenidos por Díaz y Maldonado (2008), Martínez (et al. 2004), Domingos (2003) y Cortéz (2001), que en trabajos realizados en estanques al aire libre, reportaron mayor supervivencia de 12%, 22% y 23%, respectivamente, cuando se utilizaron substratos artificiales frente al tratamiento sin substratos artificiales. Sin embargo, no coinci-den con investigaciones realizadas en condiciones de laboratorio, por Otoshi (et al. 2006) quienes reportaron que la supervivencia de P. vannamei fue alta, entre 100% a 94%, signifi-cativamente iguales, cuando se cultivaron con y sin substratos artificiales. Del mismo modo, Ballester (et al. 2003), para la etapa de precría de F. paulensis reportaron supervivencias entre 100% a 82.58%, sugiriendo que en esta etapa del cultivo utilizando substratos artificiales las supervivencias son altas y similares. Estos resultados se deben a que en estos sistemas se ejerce mayor control sobre las variables de calidad de agua y aplicación de alimento balan-ceado, lo que minimiza el factor de estrés y mortalidad.

En cuanto al crecimiento, no está claro que fue mejorado por la utilización de subs-tratos artificiales, dado que en el tratamiento con 20%, el crecimiento fue significativamente igual al tratamiento sin substratos artificiales, pero fueron significativamente mayores en 12% al crecimiento obtenido en los tratamientos con 30% y 40% de substratos artificiales. Estas diferencias se atribuyen a que la menor supervivencia obtenida en los dos primeros trata-mientos se constituyó en una menor población y por tanto un mayor crecimiento, generado por la menor competencia intrínseca de las especies en cultivo.

Los resultados obtenidos con 20% de substratos artificiales coinciden con los ob-tenidos por Domingos (2003) que no encontró diferencias significativas en el crecimiento (10.21 g) en el mejor tratamiento de 15% de substratos artificiales y el crecimiento (10.93 g) obtenido sin substratos artificiales, posiblemente porque P. vannamei dispuso de similar cantidad y calidad de alimento natural (diatomeas y nemátodos) y alimento balanceado (en ambos tratamientos en cada experimento) que fue suficiente para atender la demanda proteica y/o energética de los individuos (Da Silva et al., 2008; Ballester et al., 2007), a la densidad de cultivo de ese momento, ya que de acuerdo con Abreu (et al. 2007), el langosti-no, debido a su digestibilidad diferencial ingiere selectivamente algunos microorganismos del perifiton o asimila diferencialmente compuestos específicos del alimento artificial en presencia de alimento natural.

Pero, estos resultados son contrarios a los obtenidos por Díaz y Maldonado (2008) quienes obtuvieron un crecimiento 13% mayor en el tratamiento con substratos artificiales, diferencia que puede atribuirse a las mejores condiciones de calidad agua que estos autores

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César Vásquez (Coordinador)

manejaron, reflejada en la trasparencia de 0.21 m en comparación con 0.37 m observado en esta investigación.

El efecto del perifiton sobre la calidad de agua de cultivo, también fue verificada por Thompson (et al. 2002) citado por Ballester (et al. 2003), en tanques de larvicultura de F. pau-lensis con biofilme, encontrando diferencias significativas entre el crecimiento de juveniles de esta especie a favor de los cultivados en presencia de biofilme. Del mismo modo, Cortéz (2001) trabajando en un sistema de cultivo intensivo al aire libre con aireación mecánica, reportó que el crecimiento de P. vannamei fue mejorado cuando utilizó substratos artificiales al obtener una mínima diferencia menor de 0.15 g cuando utilizó substratos artificiales en un estanque a 60 ind./m2 frente al estanque en que no se usaron pero a 40 ind./m2.

Tendencia que también fue encontrada por Otoshi (et al. 2006) Martínez (et al. 2004), Moss y Moss (2004) y Bratvold y Browdy (2001), quienes reportaron que para P. vannamei obtuvieron, un peso promedio final mayor en 27%; 28%; 26%, 17.4%, 34.5% y 28-37%, respec-tivamente, en el tratamiento con substratos artificiales frente al tratamiento sin estos. Del mismo modo, Ballester (et al. 2007) observaron que F. paulensis cultivado en rediles con substratos artificiales alcanzó un peso mayor en 10.70% en comparación a los cultivados sin substratos artificiales.

En consecuencia, al evaluar el efecto del perifiton sobre la biomasa final de P. vanna-mei, se encontró una ventaja no significativa de 16% a favor del tratamiento con substratos artificiales. Esta tendencia, también fue reportada por Díaz y Maldonado (2008), Domingos (2003) y Martínez (et al. 2004) quienes obtuvieron ventajas significativas de 25%, 23% y 58%, respectivamente, en la biomasa de P. vannamei cuando fue cultivado con substratos artificia-les frente al cultivo sin estos.

Los índices del FCR obtenidos entre 1.04 y 1.13 (20% y 30% de substratos artificiales, respectivamente) se pueden considerar como altos sí se considera que, según los hábitos alimenticios de P. vannamei y en concordancia con la teoría de que la disponibilidad de alimento natural como el perifiton fijado a los substratos artificiales deberían contribuir a la menor demanda de alimento balanceado y conversión alimenticia (Bratvold y Browdy 2001 y Vinatea 2006), Díaz y Maldonado (2008) obtuvieron menores índices de FCR consistentes en 0.58 a 0.49, lo que en este caso significó un aporte de alimento natural para crecimiento entre 42% a 51%.

Teniendo en cuenta que la calidad del perifiton en ambas investigaciones fue similar, esta diferencia se debió a dos factores alimenticios:

1. En esta investigación se aplicó una frecuencia de alimentación por la mañana mientras en la otra se aplicaron dos frecuencias (en la mañana y en la tarde) opti-mizando el aprovechamiento del balanceado.

2. Se utilizó alimento balanceado de 28% de proteínas mientras que los autores in-dicados utilizaron un balanceado de 35% de proteína, que adicionado al perifiton con predominancia de diatomeas (Da Silva et al. 2008) fue capaz de satisfacer la demanda proteica y energética de P. vannamei.

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Esto indica que 30% y 40% de substratos artificiales pueden ser una excesiva superfi-cie para el crecimiento de perifiton proporcionando una excesiva disponibilidad de alimen-to natural para P. vannamei que conllevó a una conducta de no aprovechamiento máximo del alimento disponible. Esto resultó en un desperdicio del alimento balanceado que fue consumido parcialmente, acarreado y desperdiciado fuera del comedero por los langosti-nos, razón por la cual no fue posible cuantificarlo. Asimismo, se observó la formación de una capa gruesa de perifiton (1 cm a 2 cm, aproximadamente) que fue contraproducente según Keshavanath (et al. 2001), quien indica que cuando la especie en cultivo consume perifiton constantemente, este se encuentra en crecimiento exponencial, pero cuando hay exceso se auto limita el paso de luz en el agua provocando su envejecimiento, mortalidad y disminu-ción de la calidad nutricional.

El consumo de perifiton fijado a la red del redil con el tiempo de cultivo, también afectó el FCR del tratamiento sin substratos artificiales obteniéndose un alto valor de 1.39. Esto confirmó que los substratos artificiales proveen de una alta superficie adicional sobre la cual los langostinos pueden proveerse de alimento natural suplementario y que, en ge-neral, la estrategia de alimentación debió contemplar un mayor control del suministro del alimento balanceado en más de una frecuencia para optimizar la eficiencia el consumo y conversión en biomasa.

No obstante, los valores en el FCR obtenidos, estuvieron dentro del rango de 1.00 a 1.50 para langostinos en cultivo semi-intensivo, sugerido por Clifford (1992) pero cuando la alimentación del langostino depende solo de alimento balanceado.

En cuanto a la calidad de la producción natural de los substratos artificiales, se encon-traron diatomeas, cianofitas filamentosas, copépodos, anélidos, nemátodos, otros pequeños crustáceos y flocs bacterianos, definidos por Ramesh (et al. 1999) como microorganismos del perifiton. Similarmente, estos géneros también fueron encontrados por Díaz y Maldona-do (2008), Ballester (et al. 2007), Domingos (2003) y Cortéz (2001), observándose que los langostinos se alimentaban constantemente sobre los substratos artificiales coincidiendo con Saldarriaga (2000) quien señala que estos microorganismos constituyen el alimento natural o biodiet de los langostinos en cultivo.

Desde el punto de vista nutricional, Da Silva (et al. 2008), considera que es muy pro-bable que las diatomeas constituyan el mayor contenido proteínico en los primeros días del cultivo, mientras que los nemátodos representan la fuente principal de proteína después de alcanzar la abundancia más alta en el biofilme al final del cultivo. Ballester (et al. 2007), indica que los protozoarios y nemátodos, tienen una alta tasa de energía proteica, gracias a su facilidad para sintetizar largas cadenas poliinsaturadas de ácidos grasos, enriqueciendo la calidad de agregados microbianos del perifiton.

Según Avnimelech (2000) en Ballester (et al. 2003) los complejos bacterianos con-vierten el nitrógeno inorgánico presente en agua y los ponen a disposición en una forma de proteína microbiana que es ingerida por los organismos cultivados aumentando la efi-ciencia de conversión proteica y economizando el alimento ofrecido y Buford (et al. 2005) afirma que los flocs bacterianos contribuyen sustancialmente a la nutrición del langostino sin importar la talla.

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Del mismo modo, Thompson (et al. 2002) en Da Silva (et al. 2008), determinaron que los microorganismos del biofilme representan una fuente complementaria de alimento, proporcionando los elementos esenciales de ácidos grasos poliinsaturados (PUFA), este-roles, aminoácidos, vitaminas y pigmentos que ayudan a un mejor desarrollo de organis-mos cultivados.

En cuanto a la calidad del agua, se encontró que los parámetros físicos y químicos evaluados durante el experimento estuvieron dentro de los rangos recomendados para el cultivo de P. vannamei. Aunque no se manifestaron problemas sensibles en el manejo de la calidad de agua a excepción de un evento de marea roja sin trascendencia, la rápida acumulación de perifiton en la malla del redil dificultó la circulación de agua en el interior.

La transparencia mostró una buena productividad natural del estanque de cultivo, manteniéndose en el rango de 0.45 m a 0.32 m, que estuvo dentro del rango de 0.30 m a 0.40 m referido por Saldarriaga (1995) para un sistema de cultivo semi-intensivo de P. vannamei sin substratos artificiales. Del mismo modo, la temperatura promedio de 27.99° C (6:00 ho-ras) a 29.88° C (18:00 horas) estuvieron en el rango de 23° C a 28° C sugeridos por Van Wik (et al. 1999) para el cultivo de P. vannamei, asimismo la salinidad promedio de 35.20‰ estuvo dentro del requerimiento de esta especie (0.5‰ a 35‰) según este autor.

Conclusiones

Los resultados de esta investigación indican que la supervivencia de juveniles P. van-namei mejoró significativamente en 14% por el consumo de perifiton fijado a los substra-tos artificiales.

El crecimiento de los juveniles de P. vannamei que consumieron perifiton en los subs-tratos artificiales al 20%, fue significativamente igual al crecimiento obtenido en el trata-miento sin substratos artificiales, pero significativamente mayores en 12% al crecimiento obtenido en los tratamientos con 30% y 40% de substratos artificiales.

La biomasa de juveniles de P. vannamei que consumieron perifiton fijado a substratos artificiales tuvieron una ventaja no significativa de 16% sobre aquellos cultivados sin estos substratos artificiales.

El Factor de Conversión Relativo obtenido por P. vannamei cultivados con 20% y 30% de substratos artificiales fue 25% a 19% menor al obtenido en el tratamiento sin substra-tos artificiales.

Los tratamientos de 30% y 40% de substratos artificiales probablemente proporciona-ron una excesiva disponibilidad de alimento natural para P. vannamei, limitando su consumo a ítems poco nutritivos.

La composición de la comunidad de microorganismos del perifiton influyó en la calidad alimenticia de P. vannamei y su adecuado manejo contribuirá significativamente a reducir los costos de alimentación balanceada en el cultivo comercial.

Los mejores resultados de crecimiento, biomasa y FCR se obtuvieron en el tratamien-to con 20% de substratos artificiales verticales.

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MeMorias del ii Congreso BinaCional de investigaCión, CienCia y teCnología de las Universidades

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